Model matematik dapat membantu mengetahui ukuran dan konfigurasi kelas untuk mengurangkan gangguan dan penutupan sekolah. (Shutterstock)
Merumuskan rancangan pembukaan semula sekolah dan pusat asuhan kanak-kanak di Amerika Utara pada musim gugur ini merupakan tugas yang menakutkan, kerana pandemik dan pengetahuan saintifik kita mengenai COVID-19 terus berkembang dengan cepat.
Bagi pelajar yang hadir sendiri, terdapat banyak soalan yang perlu dipertimbangkan: Seberapa penting pembersihan dan pembasmian kuman permukaan? Umur pelajar mana yang harus menggunakan topeng, dan kapan? Apakah pendekatan terbaik untuk kohort? Berapa besar saiz kelas?
Pengetahuan tentang bagaimana penyebaran COVID-19 telah meningkat sejak pandemi bermula, tetapi ketika rancangan pembukaan semula sedang dikembangkan, kami menyedari perlunya menyelidiki senario wabak di sekolah dan pusat perawatan anak. Dengan latar belakang gabungan kami dalam pemodelan matematik, epidemiologi, sains persekitaran dan pendidikan kanak-kanak, kami menangani persoalan tentang ukuran kelas.
Kami mengembangkan model matematik wabak di rumah dan bilik darjah. Model ini membuat ramalan yang sangat mengejutkan: apabila saiz kelas meningkat, kesan negatif COVID-19 meningkat dengan cepat.
Pendekatan berbutir
Kami memilih untuk Model "berdasarkan individu" di mana individu yang berbeza (dewasa dan kanak-kanak) dibenarkan untuk berinteraksi mengikut peraturan yang ditentukan. Pendekatan yang sangat terperinci ini membolehkan kita melihat kesan pengelompokan sosial dan ciri-ciri individu terhadap hasil peribadi seperti masa sekolah yang terlewat.
Menggunakan maklumat umur dan isi rumah yang diperoleh dari Data banci Kanada, kami membina populasi kecil dengan pusat pendidikan kanak-kanak dan isi rumah yang berkaitan yang terdiri daripada satu atau lebih orang dewasa dan satu atau lebih kanak-kanak. Model kami pada dasarnya adalah dunia maya simulasi sekolah dan kediaman.
Ilustrasi rumah simulasi (atas) dan pusat jagaan kanak-kanak (bawah) dalam model. 'A' mewakili ibu bapa, 'T' mewakili guru, bulatan adalah anak-anak dan angka mewakili tugas kelas anak-anak. (Chris Bauch), Pengarang disediakan
Anak-anak diperuntukkan ke bilik darjah secara rawak atau dengan mengumpulkan adik beradik bersama-sama. Kami mempertimbangkan senario pusat jagaan kanak-kanak dengan nisbah pelajar / pendidik 7: 3, 8: 2 dan 15: 2. Kami juga mempertimbangkan senario sekolah rendah dengan nisbah pelajar / pendidik 8: 1, 15: 1 dan 30: 1. Pelajar boleh menghadiri kelas setiap hari atau bergantian antara pengajaran secara langsung satu minggu dan pembelajaran dalam talian pada minggu berikutnya.
Mempengaruhi faktor
Kemudian kami menjalankan simulasi komputer mengenai wabak COVID-19 dalam tetapan ini. Kami beranggapan bahawa apabila kes COVID-19 simptomatik muncul di dalam bilik darjah maka ia akan ditutup selama 14 hari.
Tetapi memodelkan kesan saiz kelas terhadap wabak adalah sukar.
Sekolah telah ditutup semasa gelombang pertama dan oleh itu - mungkin tidak menghairankan - kanak-kanak berumur sekolah tidak menyumbang sebahagian besar kes dalam tempoh ini. Di samping itu, kanak-kanak lebih cenderung tidak simptomatik dan oleh itu tidak dilaporkan mempunyai COVID-19. Banyak faktor lain boleh mempengaruhi risiko dan ukuran wabak.
Oleh itu, bagaimana kita dapat meramalkan bagaimana wabah di sekolah, memandangkan sekolah-sekolah belum dibuka di Ontario sejak Mac 2020? Oleh kerana kami tidak mengetahui semua nilai input yang tepat untuk digunakan, kami mengambil pendekatan "analisis ketidakpastian, "Batu asas penyelidikan saintifik - mengakui bahawa anda tidak tahu semuanya.
Pendekatan ini bermaksud bahawa kita akan mengubah input model dan mengkaji bagaimana mereka mempengaruhi ramalan. Sebagai contoh, kita membezakan antara anggapan "transmisi tinggi", di mana virus dapat menyebar dengan cepat, dan anggapan "penularan rendah", di mana penyebaran virus diperlambat dengan penggunaan topeng, pembasmian kuman dan jarak fizikal.
Tiga kali ganda
Di semua permutasi yang digunakan dalam analisis ketidakpastian kami, kami terkejut apabila mendapati bahawa apabila saiz kelas meningkat dua kali ganda, jumlah kes dan hari pelajar hilang sehingga ditutup dua kali ganda. Hari pelajar dikira dengan mengalikan jumlah hari tutup dengan bilangan pelajar yang terjejas, dan dengan setiap ukuran kelas meningkat dua kali ganda, mereka meningkat dengan faktor dua hingga lima.
Kesan saiz kelas pada kes COVID-19 (atas) dan kehilangan hari pelajar (bawah), untuk senario model transmisi rendah. (Chris Bauch), Pengarang disediakan
Apabila kami meningkatkan kadar penghantaran, ini mengubah jumlah kes, tetapi jumlah kes atau hari pelajar yang hilang akibat penutupan antara pelbagai senario saiz kelas tidak banyak berubah: kelas yang lebih besar selalu lebih buruk daripada kelas yang lebih kecil, dan kira-kira faktor yang sama antara dua hingga lima.
Kami menggambarkannya sebagai "tiga kali ganda." Pertama, apabila saiz kelas lebih besar, kemungkinan lebih tinggi salah seorang anak akan positif. Kedua, apabila anak itu mendapat ujian positif dan kelas ditutup, penutupan kelas yang lebih besar akan mempengaruhi lebih banyak kanak-kanak. Ketiga, pada saat kes itu dikenalpasti, pelajar itu mungkin telah menyebarkan virus selama beberapa hari, atau orang lain di kelas itu mungkin tidak simptomatik dan menular selama beberapa hari. Titik ketiga ini sangat penting - semakin jelas bahawa SARS-CoV-2 dapat disebarkan oleh zarah aerosol.
Akibat lain
Senario terburuk, dengan margin yang luas, adalah nisbah 30: 1 dalam suasana sekolah rendah. Beralih ke nisbah 15: 1 dengan kohort mingguan bergantian (15: 1A) mengurangkan jumlah kes dan hari-hari pelajar hilang akibat faktor sekitar empat. Dan walaupun nisbah pelajar / pendidik yang lebih tinggi membolehkan lebih banyak pelajar mendapatkan arahan secara langsung, mereka juga menyebabkan lebih banyak gangguan kerana keperluan yang lebih kerap untuk menutup bilik darjah apabila kes dikenal pasti.
Di samping itu, terdapat kemungkinan kesan psikologi, sosial dan kesihatan mental yang signifikan bagi ibu bapa dan anak-anak ketika sekolah dan pusat jagaan kanak-kanak ditutup. Dan kerana wabak boleh berlaku pada bila-bila masa, ibu bapa yang bekerja mungkin perlu ditarik dari pekerjaan mereka dengan sedikit atau tanpa notis awal.
Melangkah ke hadapan
Sekolah dan pusat jagaan kanak-kanak telah dibuka semula. Beberapa daerah telah dibenarkan menggunakan model pilihan yang memungkinkan ukuran kelas yang lebih kecil, dan ini merupakan langkah ke arah yang benar.
Terdapat juga banyak contoh bagaimana daerah sekolah dapat mengurangkan ukuran kelas dengan kos minimum. Contohnya, kelas tadika dengan dua orang guru boleh dibahagikan kepada dua kumpulan, salah satunya menggunakan perpustakaan, gimnasium atau menghabiskan lebih banyak masa di luar aktiviti.
Sekiranya penutupan sekolah yang berleluasa berlaku lagi pada musim gugur ini, kami mencadangkan agar rancangan pembukaan semula sekolah memperhatikan aspek ukuran kelas. Walaupun risiko wabak tidak akan sifar walaupun dengan kelas kecil, adalah wajar jika saiz kelas menjadi lebih rendah, jadi gangguan ini mempengaruhi sebilangan kecil anak dan keluarga yang mungkin. Sementara itu, bagi ibu bapa dan penjaga, perkara terbaik adalah mempunyai perbualan yang jujur dan terbuka tentang bagaimana penutupan dalam keluarga mereka, termasuk pengaturan untuk pekerjaan dan penjagaan anak.
Matematik memberitahu kita bahawa penutupan sekolah atau bilik darjah akan menjadi kenyataan bagi banyak daerah sekolah pada musim gugur ini.
Mengenai Pengarang
Chris Bauch, Profesor Matematik Gunaan, University of Waterloo; Brendon Phillips, Ph.D. pelajar, Matematik Gunaan, University of Waterloo; Dillon Thomas Browne, Penolong Profesor, Psikologi, University of Waterloo, dan Madhur Anand, Profesor & Pengarah, Makmal Perubahan & Kelestarian Ekologi Global, Universiti Guelph
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku berkaitan:
Berikut ialah 5 buku bukan fiksyen mengenai keibubapaan yang kini merupakan Penjual Terbaik di Amazon.com:Kanak-Kanak Seluruh Otak: 12 Strategi Revolusi untuk Memupuk Minda Membangun Anak Anda
oleh Daniel J. Siegel dan Tina Payne Bryson
Buku ini menyediakan strategi praktikal untuk ibu bapa untuk membantu anak-anak mereka mengembangkan kecerdasan emosi, pengawalan kendiri dan daya tahan menggunakan cerapan daripada sains saraf.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Disiplin Tanpa Drama: Cara Seluruh Otak untuk Menenangkan Kekacauan dan Memupuk Fikiran Anak Anda yang Membangun
oleh Daniel J. Siegel dan Tina Payne Bryson
Pengarang The Whole-Brain Child menawarkan panduan kepada ibu bapa untuk mendisiplinkan anak-anak mereka dengan cara yang menggalakkan peraturan emosi, penyelesaian masalah dan empati.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Cara Bercakap Supaya Kanak-kanak Mendengar & Mendengar Jadi Kanak-Kanak Akan Bercakap
oleh Adele Faber dan Elaine Mazlish
Buku klasik ini menyediakan teknik komunikasi praktikal untuk ibu bapa berhubung dengan anak-anak mereka dan memupuk kerjasama dan rasa hormat.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
The Montessori Toddler: Panduan Ibu Bapa untuk Membesarkan Insan yang Ingin Tahu dan Bertanggungjawab
oleh Simone Davies
Panduan ini menawarkan cerapan dan strategi kepada ibu bapa untuk melaksanakan prinsip Montessori di rumah dan memupuk sifat ingin tahu semulajadi, berdikari dan suka belajar anak kecil mereka.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Ibu Bapa yang Aman, Kanak-kanak Bahagia: Cara Berhenti Menjerit dan Mula Berhubung
oleh Dr Laura Markham
Buku ini menawarkan panduan praktikal kepada ibu bapa untuk mengubah minda dan gaya komunikasi mereka untuk memupuk hubungan, empati dan kerjasama dengan anak-anak mereka.
